Krakatau -vulkanen visar upp en MYCKET mindre modern show än den gjorde 1883. © Martin Rietze/Westend61/Corbis År 1883, en indonesisk vulkan utbröt med kraften från flera tusen atombomber, döda uppskattningsvis 36, 000 människor och producerar det som vissa kallar det högsta ljud som någonsin hörts på jorden [källa:Bhatia]. Krakatau (aka Krakatoa) ekade som en avlägsen kanoneld över 3, 000 miles (4, 828 kilometer) land och hav. Den spydde tillräckligt med gas och damm mot himlen för att sänka den genomsnittliga globala temperaturen med 0,9-1,8 F (0,5-1,0 C) [källor:Geological Society of London; Tharoor]. Till denna dag, dess namn är synonymt med katastrof.
Bredvid en supervulkan, Krakatau är en snäpplock. Ett paket poprockar.
OK, det är en överdrift och bättre lämpad för mindre vulkaner. Men tänk dig 50 Krakataus eller 1, 000 Mount St. Helens utbrott på en enda plats, spränga ut så mycket ejecta på några minuter som mindre vulkaner producerar på åratal.
Så mycket som vi kan frukta jordbävningar, tsunamier, skogsbränder och mördarstormar, i verkligheten är det bara några få naturliga händelser som packar kraften för att slå den globala civilisationen i häl. Den ena är en planet-dödande meteor. Vill du gissa den andra?
Här är en ledtråd:74, 000 år sedan, Krakataus grannö, Sumatra, såg en supereruption som vissa säger nästan utplånade mänskligheten. Även om denna hypotetiska befolkningsflaskhals fortfarande är föremål för utredning och debatt, vi vet att Tobas superservering producerade 670 kubikmil (2, 800 kubik kilometer) ejecta, lämnade efter en kaldera som mäter 19 x 62 miles (30 x 100 kilometer) och möjligen startade en 10, 000-årig istid [källor:Achenbach; Friedman-Rudovsky; Geological Society of London; Marshall; Tyson; USGS].
Forskare har identifierat runt 30-40 supervulkaner globalt, 6-10 varav potentiellt aktiva [källor:Friedman-Rudovsky; Marshall]. Det sista som utbröt var nära Taupo, Nya Zeeland, 26, 000 år sedan [källor:WTVY; USGS]. Det största vi känner till, Fish Canyon Tuff -evenemanget i Colorado för cirka 28 miljoner år sedan, ryckte ut 1, 200 kubikmil (5, 000 kubik kilometer) av insättningar - fem gånger det belopp som vanligtvis krävs för att gå med i vulkaniska Legion of Boom [källa:Geological Society of London].
I dag, Nordamerika, Sydamerika och Asien står inför de största riskerna med framtida superuptioner. Europas enda kända supervulkan, Phlegrean Fields -området som ligger tvärs över Neapelbukten från Vesuvius, utbröt senast 35, 000 år sedan [källa:Geological Society of London].
När vi undersöker supervulkaner i den här artikeln, vi kommer att ägna särskild uppmärksamhet åt den passande slumrande jätten i USA:s bakgård:hotspot under Yellowstone National Park, hem för 2-3 supereruptions under de senaste 2,1 miljoner åren [källor:Achenbach; Robinson; Tyson; USGS]. Och vi hoppas att vulkanologer har uppskattat frekvensen av dessa katastrofer korrekt till ungefär var 100:e, 000 år eftersom, just nu, det finns inte mycket vi kan göra åt dem.
Innehåll
Denna gamla affisch av Yellowstone ger liten aning om de geologiska underverk som döljer sig inne i parkens gränser. © David Pollack/Corbis Det finns inga allmänt accepterade kriterier för supervulkaner. Vulkaner finns på ett kontinuum, om än logaritmisk, så kategoriska kanter tenderar att vara luddiga [källor:Achenbach; Geological Society of London; Tyson]. Följaktligen, uppskattningar varierar när det gäller antalet supervulkaner, och hur ofta de blåser sina toppar.
Men några vanliga avgränsningar finns, Inklusive magnitud , volymen eller massan av magma utbröt, och intensitet , hastigheten med vilken magma bryter ut [källa:Geological Society of London]. Magma är het, smält material som kommer inifrån jordens mantel eller skorpa och tvingas ut som lava under vulkanutbrott. Den innehåller vanligtvis silikater, suspenderade kristaller och lösta gaser [källa:Oxford Dictionary of Science].
En annan vanlig kategorisering, ringde Volcano Explosivity Index (VEI) , klassar vulkaner efter askpelars höjd och askmängd, pimpsten och lava matas ut [källa:USGS]. Supervulkaner upptar vanligtvis den högsta VEI -kategorin, magnitud 8, vilket betyder att de producerar mer än 240 kubikmil (1, 000 kubik kilometer) av utbrutet material och en mer än 25 kilometer hög plöj [källor:Marshall; Rowlett; USGS]. Supervulkaner regnar förstörelse över hela regioner och lämnar bakom sig kalderor av storleken på Rhode Island [källor:Achenbach; Geological Society of London; Robinson; Tyson].
För sådana enorma och destruktiva underverk, supervulkaner är förvånansvärt svåra att upptäcka. Verkligen, deras storlek och kraft är en del av problemet. Istället för att bygga berg, dessa jättar spränger dem. Faktiskt, Yellowstone National Park supervulkan upptäcktes delvis på grund av en lucka den skapade i det annars robusta landskapet. Även då, dess stora omfattning - 30 x 45 miles (50 x 70 kilometer) - tigger sinnets förmåga att ta allt i [källor:Achenbach; Geological Society of London; Tyson].
Lägg därtill den enorma tiden - de hundratusentals till miljontals år som en kaldera kan erodera, fyll med lava från mindre utbrott eller bli en trädkantad sjö-och det är inte svårt att förstå hur supervulkaner kan gömma sig i synlig syn. Men forskare förblir stymda av ännu en enormhet, nämligen omfattningen av processerna som matar dem-mekanismer som når djupt in i jorden och sträcker sig hundratals mil över [källor:Friedman-Rudovsky; Geological Society of London; Marshall; Tyson; USGS].
Så se dem inte som uppskalade vulkaner. Supervulkaner är ett helt eget fenomen, en djup process som vi fortfarande kämpar för att förstå [källor:Achenbach; Malfait et al.]. För att bättre förstå hur de fungerar, forskare vänder sig till potentiella supervulkaner som Uturuncu i Bolivia, som har vuxit en halv tum (1,3 centimeter) per år under de senaste två decennierna, och till kända hotspots av uppvärmande magma som den under Yellowstone [källa:Friedman-Rudovsky].
Allt tyst (för nu) under en vintersolnedgång i Yellowstone National Park. © Michael Kittell/Corbis Spåra en linje på kartan från norra Nevada genom södra Idaho och upp i nordvästra Wyoming, och du kommer att följa ett intermittent ärr av vulkaniskt kaos som sträcker sig 560 kilometer och sträcker sig 18 miljoner år tillbaka. Kedjan av vulkaner blir gradvis yngre när du rör dig längs denna väst-till-östlinje, var och en markerar ett område där magmatrycket från en ensam hetpunkt bröt igenom. Kedjan, som hot spot, återvändsgränder i Yellowstone National Park [källor:Achenbach; Geological Society of London].
Faktiskt, det är inte hot spot som rör sig. Snarare, den nordamerikanska plattan slipar över huvudet på cirka 1,8 tum (4,6 centimeter) per år. Så ofta, hot spot spränger igenom. Under sina mer än 2 miljoner år under Yellowstone, det har producerat tre evenemang i jumbo-storlek [källor:Achenbach; Robinson; Tyson; USGS]:
I dag, Yellowstone hot spot har antagit en mjukare mien, så vitt vi vet. Det värmer upp parkens berömda gejsrar, heta källor, ångventiler och lerkrukor, och tar en del av kylan från Yellowstone Lake - själv delvis bildad av en kollapsad supervulkankaldera. Men det orsakar också ibland att marken ovanför kupolar oroväckande och påminner oss om att en sovande drake är stilla, trots allt, en drake [källor:Achenbach; Encyclopedia Britannica; USGS].
Även om forskare övervakar Yellowstone för jordbävningar, markdeformation, strömflöde och temperatur, hur mycket varning en supervulkan kan ge innan utbrottet förblir oklart [källor:Geological Society of London; Tyson; USGS]. Jordbävningar, varav Yellowstone har 1, 000-3, 000 årligen, kan varna för en vulkanisk händelse, men de kan också släppa ut tryck och därigenom hjälpa till att förhindra en [källor:Achenbach; USGS].
Supervulkaner avger också periodiskt tryck via mindre utbrott. På 640, 000 år sedan Lava Creek, Yellowstone har upplevt ungefär 80 icke -explosiva, lavaproducerande utbrott, och nästa Yellowstone -utbrott kommer sannolikt att vara av Pinatubos skala - långt ifrån obetydligt, men inte en supervulkan [källor:Achenbach; USGS].
Men vad händer om tärningarna inte kastar oss? Hur kan ett supervulkaniskt utbrott i Yellowstone se ut?
BrytpunktenSupervulkanernas stora storlek, kombinerat med vår brist på data om de typer och mängder gaser de producerar, göra det svårt att förutsäga deras klimatpåverkan - särskilt när man tänker på komplexiteten i jordens klimatsystem. Men vi vet om tipppunkter i naturen som kan orsaka snabba, irreversibla (eller långsamma) klimatförändringar. Glaciärtillväxt och islock smälter, till exempel, båda fungerar via återkopplingsslingor som kan accelerera över tiden. Supervulkanen Toba påskyndade genomförbart en istid genom att sätta en tumme på skalan för en av dessa balanser [källor:Achenbach; Friedman-Rudovsky; Geological Society of London; Marshall; Tyson].
En staty av Jungfru Maria har utsikt över en by på Luzon Island fem månader efter utbrottet av Pinatubo 1991. Även om den är betydligt mindre i skala än en supervulkan, Pinatubos utbrott 1991 sänkte temperaturen på norra halvklotet. © Les Stone/Sygma/Corbis De flesta superuptioner förekommer i områden som förblir aktiva under miljontals år men njuter länge viloperiod , så lita inte för mycket på Yellowstones uppenbara lugn. I stort sett, ju längre ju dvala , desto större högkonjunktur [källa:Geological Society of London].
Liksom andra supervulkaniska områden, Yellowstone sitter på en långaktiv tektonisk zon, en försvagad och tunnare skorpa som ligger över en 2, 500 F (1, 370 C) magmakupol som stiger från den övre manteln. Denna kupol har smält och brutit sig in i skorpan för att skapa två magmakammare ungefär 8-11 kilometer under jorden, var och en mäter 30 plus miles (48 plus kilometer) över [källa:Encyclopedia Britannica]. Dessa magmakammare är fyllda med en amalgam av magma, halvfast berg och lösta gaser som vattenånga och koldioxid.
Under århundraden och årtusenden, ytterligare magma byggs upp, levererar mer värme och tryck, trycka överlagring marken uppåt så småningom. Om kammaren får en stadig och betydande tillförsel av varm magma, trycket bygger i en ofta cyklisk process som kallas inkubation . Om det inte gör det, då stelnar något material och sjunker, ta bort tryck. Den stora volymen i en supervulkan magmakammare innebär att inkubation kräver en värmeleveranshastighet 2-3 storleksordningar större än en traditionell vulkan [källor:Achenbach; Klemetti].
Så småningom, övertryck skapar frakturer längs kupolens periferi, avluftningstryck från kammaren. Den gasfyllda magma spränger himmelskt, regna aska och skräp över hundratals mil och släppa dödligt pyroklastiska flöden -snabba rörelser, tjocka gasmoln, aska och stenar som kokar bort från utbrottet vid 1, 470 F (800 C) - över tiotusentals kvadratkilometer [källor:Achenbach; Geological Society of London].
Ytterligare sprängningar dyker upp regelbundet i veckor. Ask driver ner i regional skala, fyller himlen med föroreningar och täcker tiotals miljoner kvadratkilometer i tum av avdödande aska [källor:Geological Society of London; Klemetti]. Tills det löser sig, någon inom tusentals miles runt riskerar att andas små glasnålar, sprängande lungkärl och drunknar i en uppslamning av aska och lungfuktighet [källor:Achenbach; Geological Society of London; Tyson]. Ask kollapsar tak, förorenar vitala vattenkällor och tandköttet upp fordonsmotorer, utlöser en kris i livsmedelsproduktionen, transport, kommunikation och ekonomi som varar från månader till år [källor:Geological Society of London; Klemetti].
Inom veckor, damm- och sulfat -aerosoler omger världen, filtrera bort solljus och kyla globala medeltemperaturer med uppskattningsvis 5-9 F (3-5 C) i flera år efteråt [källor:Geological Society of London; Klemetti; Marshall]. En tredjedel av USA, särskilt delstaterna i Montana, Idaho och Wyoming, förbli obeboelig i månader, möjligen år [källor:Tyson; USGS].
Tack och lov, oddsen talar emot att detta händer snart. Men en annan superveruktion, någon dag, någonstans i världen, är oundvikligt. Kanske är det dags att vi ändå kommer igång med Mars -kolonin.
Det krävs inte mycketÄven om det är 50 gånger mindre än en supervulkan, Pinatubo (1991), på den filippinska ön Luzon, sjönk yttemperaturer på norra halvklotet med upp till 0,9-1,1 F (0,5-0,6 C). Tambora (1815) dämpade sommartemperaturerna på norra halvklotet i två år i rad. Krakatau (1883) orsakade i genomsnitt 0,9-1,8 F (0,5-1,0 C) nedgång i lägre atmosfärstemperaturer som varade år. Dessa genomsnitt döljer sannolikt allvarligare lokala effekter [källor:Geological Society of London; Self et al.].
Supervulkaner presenterar ett fascinerande ämne, men svårt att skriva om. Å ena sidan, vi förundras över den enorma skala som uppenbaras genom deras stora kalderor och högstaplade fyndigheter, och vi kan intuitera deras klimatförändrande kapacitet via iskärnor, trädringar och mikrober som förändrar deras struktur som svar på klimatförändringar. På den andra, det finns bara så mycket vi inte vet om innehållet i deras magmas och dynamiken som driver deras djupa brunnar. Även till synes ofarliga kemikalier och material kan orsaka oönskade störningar i klimatet om de släpps ut i atmosfären i tillräckliga mängder. Vi vet bara inte.
Och det är det som är skrämmande med de här tapporna. Trots all vår kunskap om vulkaniska och tektoniska händelser, och även om det finns supervulkaner här på jorden, på vissa sätt kan de lika gärna vara meteorer på utrotningsnivå från yttre rymden. Vår förmåga att förutsäga dem, eller att göra något åt dem, är lika liten, och i båda fallen får vi hålla fast vid den kalla komforten av långa odds.
